Desain Sebuah Pesawat: Dari Hitungan menjadi Benda Terbang

General Dynamics F-16XL

General Dynamics F-16XL

Desain Sebuah Pesawat: Dari Hitungan menjadi Benda Terbang - Ketika kita melihat atau terbang di pesawat terbang, kita menikmati kerja keras para insinyur kedirgantaraan, ilmuwan, dan teknisi yang dimungkinkan penerbangan itu! Dibutuhkan banyak waktu dan usaha untuk merancang pesawat baru atau untuk membuat sebuah pesawat yang ada lebih aman atau lebih efisien. Berikut adalah kesempatan Anda untuk melihat proses desain setiap pesawat melewati dan untuk mengetahui bagaimana insinyur menggunakan terowongan angin , perhitungan , simulasi penerbangan , dan penerbangan penelitian sebagai alat untuk melakukan pekerjaan itu! Sebelum terjadi, Anda mungkin ingin pertama kali membaca tentang apa aeronautika dan bagaimana sebuah pesawat terbang .


Desain Proses

Setiap pesawat melewati banyak perubahan dalam desain sebelum akhirnya dibangun di pabrik. Langkah-langkah ini antara ide-ide pertama untuk pesawat dan saat itu sebenarnya diterbangkan membuat proses desain Sepanjang jalan, insinyur berpikir tentang empat bidang utama aeronautika: Aerodinamika, Propulsion, Struktur dan Material, dan Stabilitas dan Pengendalian.

Aerodinamika

General Dynamics F-16XL

General Dynamics F-16XL

Aerodinamika adalah studi tentang bagaimana udara mengalir di sekitar pesawat. Agar pesawat terbang sama sekali, udara harus mengalir di atas dan di bawah sayapnya. Semakin aerodinamis, atau efisien, pesawat, semakin sedikit perlawanan itu terhadap udara. Jika udara bisa bergerak di sekitar pesawat lebih mudah, mesin pesawat memiliki sedikit pekerjaan yang harus dilakukan. Ini berarti mesin tidak harus sebagai besar atau memakan banyak bahan bakar yang membuat pesawat lebih ringan dan lebih mudah untuk terbang. Insinyur harus berpikir tentang apa jenis pesawat yang mereka merancang karena pesawat tertentu harus aerodinamis dengan cara tertentu. Sebagai contoh, jet tempur manuver dan berbalik dengan cepat dan terbang lebih cepat dari suara (supersonik penerbangan) jarak pendek. Kebanyakan pesawat penumpang, di sisi lain, terbang di bawah kecepatan suara (subsonic penerbangan) untuk jangka waktu yang lama.

Propulsion

Mesin F-15

Mesin F-15

Propulsion adalah studi tentang apa jenis mesin dan tenaga yang dibutuhkan seorang pesawat. Sebuah pesawat harus memiliki hak jenis mesin untuk jenis pekerjaan yang memiliki. Sebuah jet penumpang membawa banyak penumpang dan banyak kargo berat jarak jauh sehingga mesinnya perlu menggunakan bahan bakar yang sangat efficently. Pesawat militer terbang misi rahasia tidak ingin memberikan lokasi mereka di langit sehingga mesin mereka meminimalkan pembuangan mereka untuk mencegah deteksi. Insinyur juga berusaha untuk membuat mesin pesawat lebih tenang sehingga mereka tidak repot-repot penumpang onboard atau lingkungan mereka terbang di atas. Isu lain yang penting adalah membuat knalpot lebih bersih dan environmently ramah. Sama seperti mobil, knalpot pesawat 'mengandung bahan kimia yang dapat merusak lingkungan bumi.

Struktur dan Material

Struktur dan Material Pesawat

Struktur dan Material

Struktur dan Material adalah studi tentang seberapa kuat pesawat dan apa bahan yang akan digunakan untuk membangun itu. Hal ini sangat penting bagi pesawat untuk menjadi sebagai ringan mungkin. Semakin sedikit berat pesawat telah, kurang kerja mesin harus melakukan dan semakin jauh itu bisa terbang. Hal ini sulit merancang pesawat terbang yang ringan dan kuat pada saat yang sama. Di masa lalu, pesawat biasanya terbuat dari logam ringan seperti aluminium, tapi hari ini banyak insinyur berpikir tentang menggunakan komposit dalam desain mereka. Komposit terlihat dan terasa seperti plastik, namun lebih kuat dari kebanyakan logam! Insinyur juga perlu memastikan bahwa pesawat tidak hanya terbang dengan baik, tetapi juga mudah untuk membangun dan memelihara. Semakin sedikit waktu yang dibutuhkan untuk membangun sebuah pesawat, semakin sedikit biaya untuk membuat. Apa artinya ini bagi Anda? Jika penerbangan perlu menghabiskan lebih sedikit uang untuk membeli atau memelihara pesawat terbang, mereka dapat menawarkan pelanggan tiket murah!

Stabilitas dan Pengendalian

Kokpit Pesawat

Kokpit Pesawat

Stabilitas dan Pengendalian adalah studi tentang bagaimana menangani pesawat dan berinteraksi dengan pilot manusia. Pilot di kokpit memiliki banyak data untuk membaca dari komputer pesawat atau display. Beberapa informasi ini dapat mencakup kecepatan pesawat, ketinggian, arah, dan tingkat bahan bakar serta kondisi cuaca yang akan datang dan instruksi lain dari kontrol tanah. Pilot harus mampu memproses data yang benar dengan cepat, untuk berpikir tentang apa tindakan yang perlu diambil, dan untuk bereaksi dengan cara yang tepat. Sementara itu, pesawat harus menampilkan informasi kepada pilot dengan cara yang dimengerti mudah mudah dibaca dan. Kontrol di kokpit harus mudah dijangkau dan hanya di mana pilot mengharapkan mereka untuk menjadi. Hal ini juga penting bahwa pesawat merespon dengan cepat dan akurat dengan instruksi pilot dan manuver.

Apakah ini empat bidang aeronautika yang berhubungan satu sama lain?

Pasti! Itulah yang membuat merancang pesawat tantangan seperti itu. Masing-masing daerah aeronautika: Aerodinamika, Propulsion, Struktur dan Material, dan Stabilitas dan Pengendalian mempengaruhi satu sama lain. Perbaikan di salah satu daerah ini kadang-kadang datang dengan penurunan kinerja di daerah lain. Sebagai contoh, jika insinyur membuat pesawat terbang jauh lebih kuat dengan menggunakan bahan yang lebih berat untuk membangun itu, pesawat mungkin tidak dapat terbang jauh dan pilot mungkin memiliki waktu sulit mengendalikannya. Insinyur melihat trade-off dan kemudian memutuskan apa desain memiliki kinerja terbaik secara keseluruhan. Alat-alat yang digunakan para insinyur untuk melakukan pekerjaan ini adalah terowongan angin, perhitungan, simulasi penerbangan, dan penerbangan penelitian.


Terowongan Angin

Apa terowongan angin?

Sama seperti namanya, terowongan angin adalah tabung atau terowongan yang dibuat manusia, angin ditiup melalui itu pada kecepatan tertentu. Para ilmuwan dan insinyur menempatkan model pesawat terbang dalam terowongan dan kemudian mempelajari udara bergerak jalan di sekitar model. Dengan melihat cara model yang lebih kecil ini bertindak dalam terowongan angin, mereka mendapatkan ide yang cukup baik tentang bagaimana sebuah pesawat berukuran kehidupan nyata dari desain yang sama mungkin akan terbang. Hal ini jauh lebih mudah, lebih murah, dan lebih aman untuk membangun dan menguji model daripada untuk membangun dan terbang pesawat nyata.

Bagaimana terowongan angin bekerja?

Terowongan angin bekerja pada gagasan bahwa model stasioner dengan udara bergerak di sekitar berperilaku dengan cara yang sama nyata, pesawat skala penuh bergerak melalui udara stasioner tidak. Kadang-kadang hanya bagian dari sebuah pesawat, seperti sayap atau mesin, diuji di terowongan angin. Model, biasanya terbuat dari baja atau aluminium, yang diuji yang sarat dengan berbagai instrumen dan sensor yang melaporkan kembali ke komputer di ruang kontrol. Itu ada bahwa para ilmuwan, insinyur, dan teknisi dapat mulai memahami bagaimana pesawat berkinerja.

Bagaimana terowongan angin yang digunakan dalam penelitian kedirgantaraan?

Terowongan angin studi F-14

Terowongan angin studi F-14

Para ilmuwan dan insinyur menggunakan terowongan angin untuk mempelajari tekanan, kekuatan, dan arah aliran udara yang mempengaruhi pesawat terbang. Tekanan diukur dengan perangkat kecil yang disebut Tap tekanan yang ditempatkan di berbagai lokasi pada permukaan model. Pasukan dicatat oleh sensor dalam struktur yang mendukung model di bagian tes. Arah yang mengalir udara di sekitar model dapat dilihat dengan cara jumbai, helai benang-seperti kecil yang menempel pada model, lipatan di sekitar. Kadang-kadang asap dihembuskan ke bagian tes untuk membuatnya lebih mudah untuk melihat bagaimana udara mengalir. Dari ini berbagai jenis pengukuran, banyak yang bisa dipelajari tentang model yang diuji.

Terowongan angin bervariasi dalam ukuran sesuai dengan fungsi mereka. Beberapa terowongan angin terkecil memiliki bagian tes yang hanya beberapa inci besar dan karena itu hanya dapat digunakan dengan model kecil. Terowongan angin lainnya memiliki bagian tes yang beberapa kaki besar. Terowongan angin terbesar di dunia adalah di National Full-Skala Aerodinamika Complex di NASA Ames Research Center . Its 80 kaki dengan 120 kaki bagian uji bisa cocok dengan seukuran Boeing 737 dalam!

Apa lagi yang bisa angin terowongan digunakan untuk?

Terowongan angin tidak hanya digunakan untuk menguji pesawat. Apa pun yang memiliki udara bertiup sekitar atau masa lalu dapat diuji di terowongan angin. Beberapa insinyur telah menempatkan model pesawat ruang angkasa, mobil, truk, kereta api, bahkan tanda-tanda jalan, bangunan, atau seluruh kota di terowongan angin untuk melihat bagaimana untuk memperbaiki desain mereka. Berikut adalah berbagai pesawat dan pesawat ruang angkasa yang telah diuji di NASA Rencana Kesatuan angin Tunnels .

Angin Tunnnel Desain


Komputasi

Apakah perhitungan?

Perhitungan adalah ketika para ilmuwan menggunakan komputer untuk memecahkan masalah matematika dan sains. Sebagai superkomputer menjadi lebih cepat dan lebih kuat, mereka mampu menyimpan peneliti banyak waktu dengan melakukan perhitungan desain pesawat yang rumit dengan cepat dan akurat. Komputer dapat memprediksi hal-hal seperti bagaimana udara akan mengalir di sekitar pesawat atau bagaimana struktur dalam pesawat akan mendukung berat - sebelum pesawat benar-benar dibangun.

Bagaimana cara kerja perhitungan?

Studi Perhitungan Harrier

Studi Perhitungan Harrier

Komputer pertama perlu menciptakan model matematika dari pesawat yang sedang diuji. Selanjutnya, sebuah program komputer dijalankan yang menghitung nilai numerik tertentu pada titik-titik yang berbeda pada model. Sebagai contoh, jika program ini ditulis untuk mengetahui tekanan di sekitar sebuah model pesawat, ia menemukan tekanan individu pada beberapa titik pada model untuk membuat prediksi yang baik pada apa tekanan secara keseluruhan terlihat seperti.

Komputer juga dapat digunakan untuk memperkirakan suhu, kecepatan, arah, dan densitas udara di sekitar pesawat terbang. Biasanya, nilai-nilai numerik yang berbeda bahwa penemuan komputer ditugaskan untuk warna yang berbeda sehingga para ilmuwan hanya perlu melihat berbagai warna dalam sebuah gambar untuk mendapatkan ide dari nilai-nilai numerik yang berbeda diwakili. Kembali ke contoh tekanan, katakanlah "tinggi" tekanan diberikan warna seperti warna merah atau oranye dan "rendah" tekanan diberikan seperti biru dan ungu. Hanya dengan melihat gambar yang dihasilkan komputer, para ilmuwan dapat dengan mudah melihat di mana di pesawat ada tekanan yang lebih tinggi atau lebih rendah - dengan mencari warna yang sesuai.

Seperti yang dapat Anda bayangkan, perhitungan adalah alat yang sangat kuat dalam proses desain. Menghitung semua nilai-nilai numerik dengan tangan akan memakan waktu yang sangat panjang dan akan mencakup beberapa kesalahan manusia. Sebuah komputer dapat bekerja pada jutaan persamaan pada saat yang sama membuat sangat sedikit kesalahan.

Bagaimana akurat adalah perhitungan?

Hasil dari perhitungan begitu akurat bahwa beberapa ilmuwan dan insinyur melakukan desain pesawat percaya bahwa perhitungan harus sepenuhnya menggantikan terowongan angin penelitian. Afterall, itu jauh lebih mudah untuk menguji sesuatu di komputer daripada untuk membangun sebuah model dan kemudian melakukan beberapa tes terowongan angin. Ilmuwan lain berpikir bahwa penelitian eksperimental, seperti pengujian terowongan angin, dan penelitian komputasi yang baik diperlukan. Banyak kali hasil dari tes terowongan angin dibandingkan dengan hasil yang diperkirakan oleh komputer. Jika salah satu set nilai-nilai yang sangat berbeda dari set lain, maka kita tahu bahwa ada sesuatu yang salah. Dengan menggunakan kedua alat ini benar insinyur dan ilmuwan dapat memastikan bahwa desain siap untuk beralih ke langkah berikutnya: simulasi penerbangan dan penerbangan penelitian.

Apa lagi yang bisa perhitungan dapat digunakan untuk?

Para ilmuwan menggunakan alat komputasi untuk memecahkan berbagai jenis masalah. Komputer dapat memprediksi bagaimana mesin mobil campuran udara dan bahan bakar bersama-sama, bagaimana sungai dan lautan memindahkan air di seluruh dunia, bagaimana darah dipompa melalui hati manusia, atau bahkan bagaimana angin pada salah satu bagian dari bumi dapat mempengaruhi cuaca di tempat lain di dunia.


Simulasi Penerbangan

Apakah simulasi penerbangan?

Simulasi penerbangan, atau "sim penerbangan" untuk jangka pendek, adalah cara bagi pilot untuk menerbangkan pesawat tanpa harus meninggalkan tanah. Pilot duduk di simulator yang tampak seperti kokpit pesawat nyata. Sebagai pilot menggerakkan tongkat kendali, seluruh simulator bergerak ke atas, bawah, dan di sekitar dan pemandangan yang dihasilkan komputer di luar perubahan jendela, memberikan pilot perasaan bahwa ia benar-benar terbang. Sim penerbangan tidak hanya digunakan selama desain pesawat. Maskapai penerbangan baru, pertempuran, dan bahkan pesawat ruang angkasa pilot mendapatkan terlatih dalam simluators penerbangan sebelum mereka terbang hal yang nyata. Terbesar di dunia gerakan berbasis simulator adalah Vertikal Gerak Simulator di NASA Ames Research Center.

Bagaimana cara kerja simulasi penerbangan?

Pilot simulator penerbangan

Pilot Simulator Penerbangan

Karena itu tetap di tanah sepanjang waktu, simulator harus memberikan isyarat yang berbeda atau sinyal ke pilot untuk membuat pengalaman sebagai otentik mungkin. Untuk membuat adegan yang dihasilkan komputer terlihat lebih nyata, beberapa layar ditempatkan end-to-end seluruh simulator sehingga di mana-mana pilot terlihat, ia melihat langit di atas atau di bawah medan. Untuk menemani pemandangan ini, pilot mendengar klaim simulasi suara seperti angin bertiup oleh, atau tutup, mesin, atau landing gear pada waktu yang tepat. Kadang-kadang pilot memakai jas khusus sehingga mereka bisa merasakan tekanan yang berbeda pada tubuh mereka karena mereka "terbang" pada ketinggian yang berbeda.

Apa yang bisa insinyur pelajari dari simulasi penerbangan?

Insinyur dapat belajar tentang bagaimana mudah dan aman itu untuk pilot untuk mengendalikan pesawat tertentu. Simulator juga dapat mereproduksi cuaca buruk, situasi darurat, atau prosedur lain untuk melihat bagaimana pilot bereaksi. Dengan menggunakan informasi yang berasal dari simulasi penerbangan, insinyur dapat membuat penyesuaian tambahan sebelum pergi untuk membangun pesawat yang sebenarnya untuk penerbangan penelitian.


Penelitian Penerbangan

Apa penerbangan penelitian?

Sebuah penerbangan penelitian biasanya salah satu langkah terakhir dalam proses desain pesawat. Setelah tipe baru pesawat telah direncanakan di atas kertas dan di layar komputer, saatnya untuk membangun sebuah versi yang bekerja full-size, atau prototipe. Karena hanya satu atau dua prototipe yang dibuat pada suatu waktu, mereka biasanya cukup mahal untuk membangun. Sebelum insinyur dapat yakin desain benar-benar yang mereka cari, dan sebelum dibuat dalam jumlah besar, prototipe ini perlu diuji beberapa kali.

Bagaimana penerbangan penelitian bekerja?

F-18 pada penerbangan penelitian

F-18 pada penerbangan penelitian

Seorang pilot penelitian yang dilatih khusus dipilih untuk terbang prototipe pesawat. Pilot penelitian dipilih berdasarkan pengalaman terbang mereka sebelumnya. Sebagai contoh, jika seorang pilot penelitian tertentu telah menerbangkan banyak jet tempur sebelumnya, dia akan menjadi orang yang baik untuk menguji-terbang prototipe jet tempur karena mereka tahu apa yang diharapkan dan dapat membandingkan prototipe ke pesawat lain mereka telah terbang.

Setelah prototipe adalah di udara, pilot berjalan melalui beberapa yang berbeda, manuver yang direncanakan untuk mencoba karakteristik yang berbeda dari pesawat. Komputer onboard pesawat dan kembali pada catatan tanah bagaimana pesawat dan pilot melakukan seluruh penerbangan penelitian. Kemudian, para insinyur dan pilot penelitian bersama-sama untuk mencari apa fitur desain masih perlu ditingkatkan.

Apakah aman untuk terbang bagi sebuah pesawat prototipe?

Karena pesawat prototipe masih dalam tahap eksperimental, insinyur membayar banyak perhatian untuk keselamatan. Sebuah prototipe diterbangkan setelah desain telah diuji secara menyeluruh di terowongan angin, komputer, dan dalam simulator penerbangan. Hanya pilot penelitian dengan banyak terbang pengalaman dan pelatihan khusus yang diizinkan untuk terbang ini satu-of-a-kind pesawat terbang! Ada banyak masalah keamanan, tetapi menjadi pilot penelitian bisa sangat menarik! Dapatkah Anda membayangkan menjadi orang pertama yang terbang jenis baru pesawat?

Karena karakteristik penerbangan yang tepat, prototipe yang tidak selalu diketahui, penerbangan penelitian biasanya dilakukan di daerah terpencil, jauh dari kota ramai. Di NASA, Dryden Flight Research Center di gurun California selatan, pilot penelitian memiliki ratusan mil persegi dari ruang udara dibatasi untuk terbang di sekitar masuk Berikut adalah daftar proyek penelitian penerbangan saat ini, baru-baru ini, dan masa lalu di Dryden.

Apa yang bisa belajar dari insinyur penerbangan penelitian?

Penelitian pilot yang menerbangkan prototipe memiliki banyak informasi penting untuk berbagi dengan para insinyur kembali di tanah. Ini memberikan para insinyur kesempatan untuk mendengar penjelasan langsung tentang bagaimana pesawat dilakukan dan apa yang harus memperbaiki sebelum membangun versi final.

Reference: NASA

  1. author

    wahyu5 years ago

    mohon bantuannya dalam pembuatan pesawat tanpa bahan bakar.
    proses;
    1.permodalan
    2.lokasi kerja
    3.pembuatan sumber energi listrik non bahan bakar[untuk sumber tenaga]
    4.ujicoba
    5.proses pembuatan pasawat
    6.uji coba
    gambar disign dan sistem kerja ada pada saya
    mohon hubungi 082170020406
    dari wahyu batam

    Reply

Leave a reply "Desain Sebuah Pesawat: Dari Hitungan menjadi Benda Terbang"